如图所示,某物理兴趣小组验证“向心力与线速度大小关系”的实验装置实验步骤如下:
①按照图示安装仪器,轻质细线上端固定在力的传感器上,下端悬挂一小钢球。小钢球静止时刚好位于光电门中央;
②将小钢球悬挂静止不动,此时力的传感器示数为F1,用米尺量出细线长L;
③将小钢球拉到适当高度处且细线拉直,静止释放小钢球,光电计时器记录小钢球遮光时间t,力的传感器示数最大值为F;
④改变小钢球的释放位置,重复上述过程:
已知小钢球的直径是d,当地的重力加速度大小为g,请用上述测得的物理量表示;
(1)小钢球经过光电门时瞬时速度表达式为______ 。
A. B. C. D.
(2)小钢球经过光电门时所受合力的表达式为______ 。
A.F-F1 B.F+F1 C.F1 D.F
(3)小钢球经过光电门时所需向心力的表达式为_______ 。
A. B. C. D.
(4)处理实验数据时,在误差允许的范围内,小钢球经过光电门时所需向心力和所受合力的关系为______ (填“相等”或“不相等”),则能验证向心力与线速度大小的关系。
(5)本实验误差的主要来源______ (选填“摆长测量”或“空气阻力”)
①按照图示安装仪器,轻质细线上端固定在力的传感器上,下端悬挂一小钢球。小钢球静止时刚好位于光电门中央;
②将小钢球悬挂静止不动,此时力的传感器示数为F1,用米尺量出细线长L;
③将小钢球拉到适当高度处且细线拉直,静止释放小钢球,光电计时器记录小钢球遮光时间t,力的传感器示数最大值为F;
④改变小钢球的释放位置,重复上述过程:
已知小钢球的直径是d,当地的重力加速度大小为g,请用上述测得的物理量表示;
(1)小钢球经过光电门时瞬时速度表达式为
A. B. C. D.
(2)小钢球经过光电门时所受合力的表达式为
A.F-F1 B.F+F1 C.F1 D.F
(3)小钢球经过光电门时所需向心力的表达式为
A. B. C. D.
(4)处理实验数据时,在误差允许的范围内,小钢球经过光电门时所需向心力和所受合力的关系为
(5)本实验误差的主要来源
23-24高一上·河北唐山·期末 查看更多[5]
江苏省苏州市甪直中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题海南省海口市海南师范大学附属中学2023-2024学年高一下学期第一次月考物理试题 A卷江苏省扬州市广陵区红桥高级中学2023-2024学年高一下学期3月月考物理试题(已下线)2019人教版必修第二册 第六章圆周运动 2 第1课时 实验:探究向心力大小的表达式 热搜题河北省唐山市2023-2024学年高一上学期1月期末考试物理试题
更新时间:2024-01-30 10:18:26
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【推荐1】在“用圆锥摆验证向心力的表达式”实验中,如图甲所示,细绳的悬点刚好与一个竖直的刻度尺的零刻度线平齐.将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上,使钢球静止时刚好位于圆心.用手带动钢球,设法使它刚好沿纸上某个半径为r的圆周运动,钢球的质量为m,重力加速度为g。
(1)用秒表记录运动n圈的总时间为t,那么小球做圆周运动时需要的向心力表达式为Fn=_____ ;
(2)通过刻度尺测得小球运动的轨道平面距悬点的高度为h,那么小球做圆周运动时外力提供的向心力表达式为;
(3)改变小球做圆周运动的半径,多次实验,得到如图乙所示的关系图像,可以达到粗略验证向心力表达式的目的,该图线的斜率表达式k=________ 。(用前面已知的相关字母表示)
(1)用秒表记录运动n圈的总时间为t,那么小球做圆周运动时需要的向心力表达式为Fn=
(2)通过刻度尺测得小球运动的轨道平面距悬点的高度为h,那么小球做圆周运动时外力提供的向心力表达式为;
(3)改变小球做圆周运动的半径,多次实验,得到如图乙所示的关系图像,可以达到粗略验证向心力表达式的目的,该图线的斜率表达式k=
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【推荐2】如图所示为研学小组的同学们用圆锥摆验证向心力表达式的实验情景。将一轻细线上端固定在铁架台上,下端悬挂一个质量为m的小球,将画有几个同心圆周的白纸置于悬点下方的水平平台上,调节细线的长度使小球自然下垂静止时恰好位于圆心处。用手带动小球运动使它在放手后恰能在纸面上方沿某个画好的圆周做匀速圆周运动。调节平台的高度,使纸面贴近小球但不接触。(1)忽略小球运动中受到的阻力,在具体的计算中可将小球视为质点,重力加速度为g。小球做圆周运动所需的向心力大小可能等于____(选填选项前的字母)。
(2)考虑到实验的环境、测量条件等实际因素,对于这个验证性实验的操作,下列说法中正确的是____(选填选项前的字母)。
(3)在考虑到有空气阻力的影响下,上述实验中小球运动起来后,经过比较长的时间,会发现其半径越来越小,足够长时间后,小球会停止在悬点正下方。这与无动力人造地球卫星在微薄阻力下的运动有很多类似。若小球和卫星在每转动一周的时间内半径变化均可忽略,即每一周都可视为匀速圆周运动,请对小球和卫星运动的周期变化情况进行比较,并写出结论
A.绳子对球拉力 | B.小球自身重力 |
C.拉力和重力的合力 | D.拉力在水平方向的分力 |
(2)考虑到实验的环境、测量条件等实际因素,对于这个验证性实验的操作,下列说法中正确的是____(选填选项前的字母)。
A.小球质量的测量误差不影响本实验验证 |
B.小球匀速圆周运动半径的测量影响本实验验证 |
C.在其他因素不变的情况下,实验中细绳与竖直方向的夹角越大,小球做圆周运动的线速度越大 |
D.在细绳与竖直方向的夹角保持不变的情况下,实验中细绳越长,小球做圆周运动的线速度越大 |
(3)在考虑到有空气阻力的影响下,上述实验中小球运动起来后,经过比较长的时间,会发现其半径越来越小,足够长时间后,小球会停止在悬点正下方。这与无动力人造地球卫星在微薄阻力下的运动有很多类似。若小球和卫星在每转动一周的时间内半径变化均可忽略,即每一周都可视为匀速圆周运动,请对小球和卫星运动的周期变化情况进行比较,并写出结论
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【推荐3】现用圆锥摆粗略验证向心力表达式的实验,并在悬挂点0处安装一力的传感器可以测出细绳拉力的大小,已知当地的重力加速度为,请在下面验证实验步骤的横线处填空。
(1) 测出小钢球的质量;
(2) 如图所示,细线上端固定在0点,并在此处安装一力的传感器可以测出细绳拉力的大小;
(3)将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上,使小钢球静止时刚好位于圆心。用手带动小钢球,设法使它刚好沿纸上某个半径为r的匀速圆周运动,若此时力的传感器测出细绳拉力的大小为F,则小球做匀圆周运动所受到的向心力为____________ ;
(4)用秒表记录运动n圈的总时间为t,那么小球做圆周运动中需要的向心加速度为___________ ;
(5)要略验证向心力表达式,则需要验证的等式是___________________________ 。
(1) 测出小钢球的质量;
(2) 如图所示,细线上端固定在0点,并在此处安装一力的传感器可以测出细绳拉力的大小;
(3)将画着几个同心圆的白纸置于水平桌面上,使小钢球静止时刚好位于圆心。用手带动小钢球,设法使它刚好沿纸上某个半径为r的匀速圆周运动,若此时力的传感器测出细绳拉力的大小为F,则小球做匀圆周运动所受到的向心力为
(4)用秒表记录运动n圈的总时间为t,那么小球做圆周运动中需要的向心加速度为
(5)要略验证向心力表达式,则需要验证的等式是
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【推荐1】下图为验证动量守恒定律的实验装置,轨道固定且光滑,实验中选取两个半径相同、质量不等的小球()进行实验。
(1)若进行实验,以下所提供的测量工具中必需的是( )
(2)每一次均保证由图示位置静止下滑,碰撞前在图示位置静止,两球落在下方斜面上的位置M、P、N到斜槽末端B点的距离分别为、、,只要满足关系式_____________ ,就能说明两球碰撞前后系统动量守恒。
(3)现调整下方斜面倾角为,并把和互换位置,由静止释放的位置到斜槽水平面的高度为2h,反弹上升的最高位置到斜槽水平面的高度为,落在下方斜面上的位置到斜槽末端B点的距离为l,两小球碰撞前、后若满足表达式____________ ,则碰撞过程中两球组成的系统动量守恒。
(1)若进行实验,以下所提供的测量工具中必需的是( )
A.直尺 | B.游标卡尺 | C.天平 |
D.弹簧秤 | E.秒表 |
(2)每一次均保证由图示位置静止下滑,碰撞前在图示位置静止,两球落在下方斜面上的位置M、P、N到斜槽末端B点的距离分别为、、,只要满足关系式
(3)现调整下方斜面倾角为,并把和互换位置,由静止释放的位置到斜槽水平面的高度为2h,反弹上升的最高位置到斜槽水平面的高度为,落在下方斜面上的位置到斜槽末端B点的距离为l,两小球碰撞前、后若满足表达式
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【推荐2】为了验证机械能守恒定律,小杨同学设计了如图所示的实验装置。一条不可伸长的轻绳绕过轻质光滑定滑轮,绳两端各系一钩码A、B,在钩码A的上面套一光滑环形金属块C,在外力作用下A、B、C均处于静止状态,此时钩码B与地面不接触,钩码A与狭缝的距离为,狭缝与地面的距离为,此狭缝宽度比钩码A略大,钩码A能无摩擦的通过狭缝,环形金属块C不能通过。已知钩码A、B质量均为,C的质量为,当地重力加速度为。(钩码A的尺寸相较于距离、可忽略)
(1)利用计时仪器测得钩码A通过狭缝后到恰好落地时用时为,则钩码A通过狭缝的速度大小为________ (用题中字母表示)。
(2)由A、B、C组成的系统,从A开始运动到即将通过狭缝的过程中,系统重力势能的减小量________ ,系统动能的增加量________ (用题中所给的字母表示),若满足________ 则可认为系统机械能守恒。
(3)为减小测量时间的误差,有同学提出如下方案:实验时调节,测出钩码A从释放到恰好落地的总时间为,则钩码A通过狭缝的速度大小为________ (用题中所给的字母表示)。
(1)利用计时仪器测得钩码A通过狭缝后到恰好落地时用时为,则钩码A通过狭缝的速度大小为
(2)由A、B、C组成的系统,从A开始运动到即将通过狭缝的过程中,系统重力势能的减小量
(3)为减小测量时间的误差,有同学提出如下方案:实验时调节,测出钩码A从释放到恰好落地的总时间为,则钩码A通过狭缝的速度大小为
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【推荐3】某同学利用如图甲所示装置验证动量定理,器材包括:气垫导轨、滑块(上方安装有宽度为d的遮光片)、两个与计算机相连接的光电门A、B、天平、砝码盘和砝码等。用细线跨过轻质定滑轮将滑块与砝码盘连接,调节滑轮高度,使细绳保持与导轨平面平行。滑块在砝码和砝码盘的拉动下从气垫导轨的右边开始运动,与计算机连接的光电门能测量出遮光片经过A、B两处光电门时的遮光时间、及遮光片从A到B所用时间。测出砝码盘和砝码的总质量为、滑块(含遮光片)的质量为,已知重力加速度为g。①用游标卡尺测得遮光片的宽度如图乙所示,则___________ mm;
②实验开始前,调节气垫导轨水平,滑块未连接轻绳时,开动气泵,调节气垫导轨,轻推滑块,使滑块上的遮光片分别经过两个光电门的遮光时间___________ (选填“>,=,<”);
③在遮光片随滑块从A到B的过程中,如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受的拉力,则拉力冲量的大小___________ ,滑块动量变化量的大小___________ ;(均用题中给定的字母表示)
④为尽量减小实验误差,本实验要求砝码盘和砝码的总质量___________ (选填“远大于”、“远小于”或“等于”)滑块(含遮光片)的质量。
②实验开始前,调节气垫导轨水平,滑块未连接轻绳时,开动气泵,调节气垫导轨,轻推滑块,使滑块上的遮光片分别经过两个光电门的遮光时间
③在遮光片随滑块从A到B的过程中,如果将砝码和砝码盘所受重力视为滑块所受的拉力,则拉力冲量的大小
④为尽量减小实验误差,本实验要求砝码盘和砝码的总质量
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